【优化探究】高考物理一轮复习 第10章第1单元随堂课件.ppt

第十章交变电流电能的输送与变压器传感器 一 交变电流的产生1 交变电流 强度和方向都随时间做变化的电流叫做交变电流 2 正弦交变电流的产生 将线圈置于匀强磁场中 并绕垂直于磁感线的轴 线圈中就会产生正 余 弦交变电流 3 中性面 1 定义 与磁场方向的平面 2 特点 线圈位于中性面时 穿过线圈的磁通量 磁通量的变化率为 感应电动势为 线圈转动一周 两次经过中性面 线圈每经过 电流的方向就改变一次 周期性 匀速转动 垂直 最大 零 零 中性面 nbs 时间 周期性变化 imsin t nbs sin t 最大值 产生的热量 温馨提示 1 有效值应用非常广泛 用电器铭牌上所标的电压都是额定电压的有效值 2 只有正 余 弦交变电流的有效值是最大值的 其他交变电流的有效值要根据有效值的定义求解 正弦式电流的变化规律 2 两个特殊位置的特点 1 线圈平面与中性面重合时 s b 最大 0 e 0 i 0 电流方向将发生改变 2 线圈平面与中性面垂直时 s b 0 最大 e最大 i最大 电流方向不改变 3 交变电流瞬时值表达式书写的基本思路 1 确定正弦交变电流的峰值 根据已知图象或由公式em nbs 求出相应峰值 2 明确线圈的初始位置 找出对应的函数关系式 线圈从中性面位置开始转动 则i t图象为正弦函数图象 函数式为i imsin t 线圈从垂直中性面位置开始转动 则i t图象为余弦函数图象 函数式为i imcos t 重点提示 1 只要平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 就产生正弦式交流电 其变化规律与线圈的形状 与转动轴处于线圈平面内哪个位置无关 2 因e 故 t图象与e t图象总是互余的 3 线圈转动一周两次经过中性面 所以一个周期内电流方向改变两次 如图 a 所示 一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中 并绕过ab cd中点的轴oo 以角速度 逆时针匀速转动 若以线圈平面与磁场夹角 45 时如图 b 为计时起点 并规定当电流自a流向b时电流方向为正 则下列四幅图中正确的是 听课记录 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动时 产生的电流按正弦规律变化 由于t 0时 线圈的转动方向如图b 由右手定则判断可得 此时ad中电流方向为由a到d 线圈中电流方向为a d c b a 与规定的电流正方向相反 电流为负值 又因为此时ad bc两边的切割速度方向与磁场方向成45 夹角 由e 2blv 可得e 2blv em 即此时的电动势为最大值的倍 电流当然也是最大值的倍 由图b还能观察到 线圈在接下来45 的转动过程中 ad bc两边的切割速度越来越小 所以感应电动势应减小 感应电流应减小 综合上述几点可知d项正确 答案 d 思路点拨 确定感应电流的变化图象 应从三个方面分析 1 感应电流的方向 2 感应电流的大小 3 感应电流大小的变化趋势 从而排除错误选项 确定正确选项 1 2011年合肥模拟 在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd 线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合 线圈平面与磁场方向垂直 从t 0时刻起 线圈以恒定角速度 绕cd边沿图所示方向转动 规定线圈中电流沿abcda方向为正方向 则从t 0到t t时间内 线圈中的电流i随时间t变化关系图象为 答案 b 交变电流 四值 的理解与应用 重点提示 1 计算有效值一般取交变电流的一个周期的时间 2 非正弦交流电要依据其变化规律和焦耳定律确定其有效值 如 如图所示 匀强磁场b 0 1t 所用矩形线圈的匝数n 100 边长ab 0 2m bc 0 5m 以角速度 100 rad s绕oo 轴匀速转动 当线圈平面通过中性面时开始计时 试求 1 线圈产生的感应电动势的峰值 2 线圈中感应电动势的瞬时值表达式 3 由t 0至t 过程中的平均电动势值 思路点拨 线圈绕一垂直于磁场方向的轴匀速转动产生交流电 产生的感应电动势的峰值为em nbs 若从中性面开始计时 瞬时值的表达式为e emsin t 平均感应电动势可由 n求得 答案 1 314v 2 e 314sin100 tv 3 200v 如图所示 一个边长l 10cm 匝数n 100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴oo 匀速转动 磁感应强度b 0 50t 角速度 10 rad s 外电路电阻r 4 0 线圈内阻r 1 0 1 求线圈转动的周期和感应电动势的最大值 2 写出线圈由图中所示位置开始计时时 感应电动势的瞬时值表达式 3 求交流电压表的示数 答案 1 0 2s5 v 2 e 5 cos10 t 3 2 v 1 图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速动 不能产生正弦式交变电流的是 解析 a b选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动 满足产生正弦式交变电流的条件 能产生正弦式交变电流 c选项中转轴平行于磁场 转动过程中 穿过线圈的磁通量始终为零 故c中不产生正弦式交变电流 d选项中虽然只有一半线圈在磁场中 但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势 且一边出时 另一边恰好入 保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化 故应选c 答案 c 2 一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动 产生交变电动势的瞬时值表达式为e 10sin4 tv 则 a 该交变电动势的频率为2hzb 零时刻线圈平面与磁场垂直c t 0 25s时 e达到最大值d 在1s时间内 线圈中电流方向改变100次 解析 由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4 由角速度和周期 频率的关系 2 f得到此交变电动势的频率为2hz 周期是0 5s 所以选项a正确 周期是0 5s 所以1s内线圈中的电流方向改变4次 选项d错误 t 0 25s代入表达式 得到e 0 选项c错误 零时刻 电动势为零 此时穿过线圈的磁通量最大 选项b正确 综上所述 本题的正确选项为a b 答案 ab 3 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动 穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示 则下列说法中正确的是 a t 0时刻线圈平面与中性面垂直b t 0 01s时刻 的变化率达最大c 0 02s时刻感应电动势达到最大d 该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示 答案 b 4 家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的 由截去部分的多少来调节电压 从而实现灯光的可调 比过去用变压器调压方便且体积较小 某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示 若用多用电表测灯泡两端的电压 多用电表示数为 答案 c 5 如图所示 n 50匝的矩形线圈abcd 边长ab 20cm bc 25cm 放在磁感应强度b 0 4t的匀强磁场